HIT異質(zhì)結(jié)絲網(wǎng)印刷工藝及印刷機(jī)簡介

絲網(wǎng)印刷是生產(chǎn)晶體硅電池重要的工序之一，它的主要目的是在硅片的表面制備出精細(xì)的電路，收集光生載流子并導(dǎo)出電池，也就是形成太陽電池的正負(fù)極。它的基本原理就是導(dǎo)電漿料通過網(wǎng)板，在刮刀的作用下，把設(shè)計(jì)好的圖形轉(zhuǎn)移到硅片上。網(wǎng)板、導(dǎo)電漿料、刮刀和印刷機(jī)是影響印刷效果的四大要素。

異質(zhì)結(jié)電池絲網(wǎng)印刷工藝簡介

絲網(wǎng)是網(wǎng)印工藝的靈魂，主要有尼龍絲網(wǎng)、聚脂絲網(wǎng)和不銹鋼絲網(wǎng)三種類型，在太陽能印刷行業(yè)中，這三種絲網(wǎng)都有使用，但在工業(yè)化大批量自動(dòng)線上使用的多是不銹鋼網(wǎng)布，這主要是不銹鋼網(wǎng)布有著耐磨性好、張力回彈量小等眾多優(yōu)點(diǎn)的緣故。目數(shù)、線徑、開口、膜厚（感光膠的厚度）和絲網(wǎng)厚度是絲網(wǎng)重要的衡量參數(shù)。同時(shí)近年來興起的無網(wǎng)結(jié)網(wǎng)板印刷技術(shù)，常規(guī)網(wǎng)版在張網(wǎng)時(shí)絲網(wǎng)和網(wǎng)框大多是按照22.5°或者45°的角度進(jìn)行繃網(wǎng)，在顯影區(qū)就會(huì)出現(xiàn)經(jīng)線和緯線的交叉點(diǎn)，此交叉點(diǎn)稱為網(wǎng)結(jié)，網(wǎng)結(jié)的出現(xiàn)會(huì)影響到透墨量和印刷的平整度。無網(wǎng)結(jié)技術(shù)制作的網(wǎng)版經(jīng)緯線成垂直交叉（90°）狀態(tài)，常規(guī)網(wǎng)版經(jīng)線和緯線的交叉點(diǎn)出現(xiàn)在顯影區(qū)，使得有效的透墨面積增加，漿料印刷更加順暢，柵線可以獲得更好的高寬比和印刷平整度。但是網(wǎng)板的變形會(huì)引起對準(zhǔn)精度降低，所以目前主要應(yīng)用于多晶電池的單次印刷（Singleprinting）和套?。―ualprinting）。

導(dǎo)電漿料的特性決定了絲網(wǎng)的參數(shù)，比如，目數(shù)、膜厚（感光膠的厚度）細(xì)柵的開孔，工藝要求決定了細(xì)柵的數(shù)量，膜厚和主柵的寬度和數(shù)量。印刷機(jī)的特性主要決定了電極的印刷質(zhì)量，比如印刷過程中壓力的平穩(wěn)性以及回料的均勻性都會(huì)對印刷質(zhì)量有較大的影響。同時(shí)不同的印刷技術(shù)對細(xì)柵的開孔，細(xì)柵的數(shù)量和印刷的質(zhì)量也有很大的影響，比如二次印刷（Doubleprinting）比單次印刷（Singleprinting）的細(xì)柵開孔寬度要窄，印刷的良率要高。刮刀的材料和安裝角度對印刷的質(zhì)量亦有較大的影響。

異質(zhì)結(jié)電池絲網(wǎng)印的工藝特點(diǎn)及性能要求

材料的特性決定工藝，工藝決定設(shè)備的特點(diǎn)。異質(zhì)結(jié)電池的印刷和烘干特點(diǎn)也是由異質(zhì)結(jié)用導(dǎo)電漿料的特性決定。目前特點(diǎn)如下：

印刷速度較低

由于異質(zhì)結(jié)電池低溫的制備特性，所以需要導(dǎo)電漿料在低溫下行進(jìn)烘干和固化。異質(zhì)結(jié)現(xiàn)用的導(dǎo)電漿料以京都的使用最為廣泛，早些時(shí)候，由于漿料的特性限制，印刷速度僅僅150mm/s（晶硅電池的漿料印刷速度＞330mm/s），這種情況下就極大的限制了設(shè)備的產(chǎn)能，不利于成本的降低。近年來，異質(zhì)結(jié)導(dǎo)電漿料的印刷性能有所改觀，印刷速度提高到近300mm/s，使設(shè)備的產(chǎn)能得到了更大的發(fā)揮。

細(xì)柵寬度較寬

由于材料的特性，目前異質(zhì)結(jié)電池的細(xì)柵寬度較晶體硅電池的細(xì)柵寬度較寬，大概在60～70um左右，較晶體硅電池的細(xì)柵寬25um左右。京都異質(zhì)結(jié)用銀漿Q101型號(hào)在印刷速度250mm/s下進(jìn)行細(xì)柵印刷，其網(wǎng)板開孔30um，細(xì)柵實(shí)際寬度在67um。

導(dǎo)電漿料的增重較高

目前由于低溫導(dǎo)電漿料的導(dǎo)電性比高溫導(dǎo)電漿料差，印刷性能也差，使得異質(zhì)結(jié)電池的漿料增重較大，在四，五根主柵的情況下，大約在300mg左右，占整個(gè)異質(zhì)結(jié)加工電池成本的30～40%。相比而言，傳統(tǒng)電池的銀漿增重只有100mg左右，極大增加了電池的加工成本。對于降本增效來說，首先可以采用二次印刷技術(shù)，不僅可以提高電池效率，而且可以降低導(dǎo)電漿料的耗量。同時(shí)導(dǎo)電漿料的耗量在單次印刷的基礎(chǔ)上降低了28mg，經(jīng)過網(wǎng)板設(shè)計(jì)初步優(yōu)化后，電池的絕對效率得到了0.16%的提升。其次，在不降低異質(zhì)結(jié)電池效率的情況下和不同組件技術(shù)結(jié)合，來降低漿料的增重，也是提效降本的主要方法。但基本上都是消除主柵以及進(jìn)一步減少細(xì)柵的漿料使用，比如多主柵技術(shù)，SWCT以及疊瓦技術(shù)等。

烘干時(shí)間較長

傳統(tǒng)晶硅電池的烘干時(shí)間很短，一般小于1分鐘。但是由于異質(zhì)結(jié)用導(dǎo)電膠的特性，其烘干時(shí)間較長，一般在5～10分鐘。這就使得異質(zhì)結(jié)的烘箱和傳統(tǒng)電池烘箱差別較大。既要保證烘干時(shí)間，又要保證產(chǎn)能，使得它的設(shè)計(jì)和傳統(tǒng)電池的烘箱不同。但是目前導(dǎo)電漿料的供應(yīng)商也在研發(fā)新的材料，使它的烘干時(shí)間變短。

異質(zhì)結(jié)電池絲網(wǎng)印刷機(jī)的現(xiàn)狀

目前異質(zhì)結(jié)絲網(wǎng)印刷的供應(yīng)商主要來自于應(yīng)用材料公司和日本的Miro-tec公司。國產(chǎn)的供應(yīng)商包括邁為科技和科隆威也正在開發(fā)相應(yīng)的解決方案。應(yīng)用材料公司從事太陽能的印刷已經(jīng)超過30年，一直是該技術(shù)和市場的領(lǐng)導(dǎo)者，在異質(zhì)結(jié)的客戶分布也最廣泛。其推出的細(xì)線二次印刷技術(shù)（FLDP）幾乎成為后來整個(gè)行業(yè)的標(biāo)配，同時(shí)也應(yīng)用到了異質(zhì)結(jié)的印刷中，不僅提高了電池的效率，而且降低了導(dǎo)電漿料的損耗。近期推出的SoftPressure的技術(shù)，減少了網(wǎng)板和硅片邊緣的碰撞，不僅把網(wǎng)板的壽命提高了20%以上，而且讓印刷的質(zhì)量更好。應(yīng)用材料公司目前的烘箱采用垂直運(yùn)輸?shù)母拍钤O(shè)計(jì)，不僅大大減少了占地面積，而且硅片水平傳輸?shù)哪Ｊ阶屃悸矢?，烘干的時(shí)間可達(dá)10min。

Micro-tec也是異質(zhì)結(jié)電池絲網(wǎng)印刷的主要供應(yīng)者之一，其異質(zhì)結(jié)印刷的主要原理是通過空氣平衡的方法（AirBalanceSqueegeeMethod）來控制刮刀的壓力，進(jìn)行印刷。烘干采用Wikettype結(jié)構(gòu)，在滿足烘干時(shí)間的前提下，可達(dá)到較高的產(chǎn)能。其他供應(yīng)商目前仍在研發(fā)相應(yīng)產(chǎn)品或應(yīng)用較少，這里不在敘述。

異質(zhì)結(jié)電池絲網(wǎng)印刷機(jī)的未來發(fā)展趨勢

為了提高良率和降低成本，整個(gè)光伏制造業(yè)正向無人化、智能化方向發(fā)展。異質(zhì)結(jié)的印刷機(jī)也不例外。目前主要從以下幾個(gè)方面入手：

1.無人操作。目前需要解決自動(dòng)擦拭網(wǎng)板，自動(dòng)換網(wǎng)板等。

2.智能檢測。包括印刷前硅片質(zhì)量的檢測，印刷質(zhì)量的檢測。

3.大數(shù)據(jù)和智能分析。把實(shí)時(shí)檢測的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)分析中心進(jìn)行分析。

4.智能調(diào)整印刷和烘干參數(shù)等。根據(jù)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析的結(jié)果，根據(jù)需要進(jìn)行智能調(diào)整的印刷參數(shù)，自動(dòng)擦拭網(wǎng)板、自動(dòng)更換網(wǎng)板、自動(dòng)更換刮刀以及自動(dòng)添加導(dǎo)電漿料等。

通過智能檢測，收集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)分析，自動(dòng)反饋后進(jìn)行智能調(diào)整，自動(dòng)更換部件等一系列的閉環(huán)操作，可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)印刷線的無人化和智能化。